Physiker verwenden numerische "Pinzetten", um nukleare Wechselwirkungen zu untersuchen

PHYSIK IM THEATER: Die Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum (27.04.2018) (Juli 2019).

Anonim

Forscher der North Carolina State University und der Ruhr-Universität Bochum haben numerische "Pinzetten" entwickelt, die einen Kern fixieren können, um zu untersuchen, wie Wechselwirkungen zwischen Protonen und Neutronen Kräfte zwischen Kernen erzeugen. Sie fanden heraus, dass die Stärke der lokalen Wechselwirkungen bestimmt, ob diese Kerne sich anziehen oder abstoßen, und beleuchten die Parameter, die die Anziehung oder Abstoßung in quantengebundenen Zuständen kontrollieren.

"Letztendlich wollen wir verstehen, wie nukleare Kräfte die Kernstruktur bestimmen, indem wir untersuchen, wie sich Kerne anziehen oder abstoßen", sagt Dean Lee, Professor für Physik an der NC State University und korrespondierender Autor einer Arbeit, die die Arbeit beschreibt. "Wir brauchten also einen Weg, um Partikel an Ort und Stelle zu halten und sie relativ zueinander zu bewegen, um die Anziehung oder Abstoßung zu messen."

Lee, zusammen mit Kollegen der Ruhr-Universität Bochum Evgeny Epelbaum und Hermann Krebs und Doktorand Alexander Rokash, nutzte ein numerisches Gitter mit attraktiven Potentialen, um die Teilchen zu isolieren, die sie studieren wollten. Die anziehenden Potentiale haben einen Weg geschaffen, wie ein Teilchen an einer Stelle "hängenbleibt" - wie ein Loch im Boden, in das ein Marmor hineinrollen könnte. Dies waren die numerischen Pinzetten.

Das Team begann mit Simulationen mit zwei einzelnen Teilchen, die in verschiedenen Positionen gehalten wurden, und dann mit Teilchenpaaren. Sie untersuchten zwei Arten von Wechselwirkungen zwischen den Gruppen von Teilchen: lokale Wechselwirkungen, bei denen sich die Positionen der Teilchen zueinander nicht ändern; und nicht-lokale Interaktionen, bei denen sich die Positionen ändern.

"Wir fanden heraus, dass die lokalen Wechselwirkungen einen viel größeren Effekt auf die Bestimmung haben, ob Kerne zusammenkleben oder gebunden werden", sagt Lee. "Spezifisch bestimmten die Stärke und der Bereich der lokalen Wechselwirkungen, ob die Kerne aneinander gebunden waren oder nicht. Bei nicht-lokalen Wechselwirkungen dagegen stemmten sich die Kerne manchmal gegenseitig.

"Wir sind daran interessiert, herauszufinden, warum sich Kerne zu neuen Elementen verbinden", fährt Lee fort. "Numerische Pinzetten ermöglichen es uns, einfache Simulationen mit nur wenigen Teilchen durchzuführen, was uns Einblicke in die grundlegendsten Teilchenwechselwirkungen und die Art und Weise gibt, in der nukleare Wechselwirkungen die Kernstruktur beeinflussen."

Die Ergebnisse erscheinen in Physical Review Letters. Rokash ist der erste Autor des Artikels.

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